材料导报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

材料导报 2017年第09期杂志 文档列表

材料导报杂志专题栏目：二维材料

二维纳米材料MXene的研究进展1-14

摘要：MXene是一类新型碳/氮化物二维纳米层状材料,一般是利用化学刻蚀的手段通过选择性刻蚀掉前驱体MAX相中的A原子层而得到。其通式可表示为Mn＋1XnTx,其中M代表早期过渡族金属,X代表碳和/或氮,Tx代表MXene在刻蚀过程中产生的附着在其表面的官能团（-OH、-F、=O、等）。采用一定的手段将多层MXene剥落,可获得类石墨烯形貌的单层MXene。MXene除了具备传统二维材料的性能外,还兼具良好的导电性、亲水性、透光性、柔韧性以及能量储存性能,在复合材料、润滑剂、环境污染治理、电池、电容器、催化、传感器、抗菌等领域具有潜在的应用价值。文章总结了MXene的制备、结构、性能和应用等方面的最新成果,并展望了其今后的研究方向。

二维原子晶体材料中的各向异性研究概述15-25

摘要：二维原子晶体材料简称二维材料，因载流子迁移和热量扩散都被限制在二维平面内，展现出了许多奇特的性质而受到了广泛关注。二维材料的带隙可调特性在场效应管、光电器件、热电器件等领域应用广泛。另外二维材料的自旋自由度和谷自由度的可控性使得二维材料在自旋电子学和谷电子学等领域也引发了深入的研究。不同的二维材料由于晶体结构的特殊性质导致了不同的电学特性或者光学特性的各向异性，包括拉曼光谱、光致发光光谱、二阶谐波谱、光吸收谱、热导率、电导率等性质的各向异性。这些各向异性特性在偏振光电器件、偏振热电器件、仿生器件、偏振光探等领域拥有巨大的发展潜力。二维材料的各向异性还能够用于实现器件性能的最优化。文章介绍了各种二维材料的各向异性的最新研究进展。

超级电容器中的二维材料26-35

摘要：以石墨烯为代表的具有层状结构的二维材料因具有大比表面积等特性成为超级电容器电极材料的热门候选。文章着眼于针对诸如石墨烯、过渡金属二硫族化合物、过渡金属碳／氮化物、层状过渡金属氧化物／氢氧化物等二维材料在超级电容器领域应用的研究，尝试总结了其制备方法、产物形貌特征以及作为电极的性能等，并对这一领域的未来发展和面临的挑战提出了看法与预测。

石墨烯及其纳米复合材料作为锂离子电池负极的研究进展36-44

摘要：自2004年被发现以来，石墨烯及其纳米复合材料因其特殊的结构和优异的性能而受到广泛关注，并在锂离子电池负极方面展现出巨大的应用价值。首先简单介绍了石墨烯及其常用制备方法，然后详细介绍了石墨烯及其纳米复合材料作为锂离子电池负极材料的研究现状，并阐述了各自的优势与不足，提出了一些改进方案，最后展望了其在锂电负极的应用前景和未来面临的挑战。

二维黑磷的制备及光电器件研究进展45-49

摘要：黑磷有随层数可调的直接带隙和独特的各向异性结构等众多优异的性质，因此近年来受到科研人员的广泛关注。本文概述了二维黑磷的制备方法，重点综述了黑磷独特的非线性光学性质、各向异性光学性质及它在光电器件中的应用。最后，对黑磷的应用前景与一些亟待解决的问题做了简单的讨论。

一种新型石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料的制备及光催化应用50-56

摘要：二维石墨烯优异的理论电子迁移率,为石墨烯与粉煤灰地质聚合物的复合以及半导体光生电子的传输提供了理论依据。本工作首次报道了石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合光催化材料的制备,并将其应用于光催化染料降解的探索性研究。XRD、FESEM、XPS及FT-IR结果表明：粉煤灰颗粒与碱性激发剂反应,生成Si-O-Si（Al）无定形网络结构的石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料,Co2＋掺杂的Fe2O3以无定形态均匀地分布于石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料表面。Co2＋-10Fe2O3-GAFG复合材料对碱性品蓝染料展现出最高的光催化降解活性,归因于Co2＋掺杂提供给Fe2O3半导体的施主能级,石墨烯对Fe2O3光生电子的快速传输,以及羟基自由基（·OH）对染料分子氧化降解的协同作用。该光催化降解反应符合二级反应动力学。

悬浮石墨烯的制备、性能及应用研究57-63

摘要：作为一种新型二维材料，石墨烯在电学、光学、传热学及力学性能等方面均表现出极其优异的特性，对石墨烯的研究也得到众多研究；手的关注。同时，拥有桥状悬浮结构的悬浮石墨烯（Suspended graphene）以其杂质少、受外界干扰小等优点使得石墨烯的本征特性得到最大化施展。在研究石墨烯的电子迁移率、传热性、力学性能等方面，悬浮石墨烯有着独特的优势，并且对提升微电子器件的性能作用显著。综述了悬浮石墨烯的制备与性质研究及其在微电子领域的应用进展，并展望了悬浮石墨烯的应用前景。

电弧法制备石墨烯：工艺参数，生长机理，存在的问题与对策64-71

摘要：石墨烯具有完美的二维结构和优异的光学、力学、热学、电学、化学性能。自发现以来就引起了科研界的广泛关注。在过去的十几年间，石墨烯的制备方法不断涌现，电弧法因具有效率高、安全可靠、产品品质高、环境友好、容易得到掺杂的石墨烯等优点而受到广泛关注。总结了反应气氛、压力、催化剂、磁场等因素对电弧法制备石墨烯的影响。同时，对石墨烯在上述影响因素下的生长机理进行论述．分析了电弧法制备石墨烯存在的问题，并提出了相应的解决途径。最后，对我国石墨烯的研究现状进行总体分析，并展望了电弧法制备石墨烯的发展趋势。

超声波辅助二元溶剂剥离制备石墨烯72-76

摘要：探索了N，N-二甲基甲酰胺和正丁醇、N，M二甲基甲酰胺和乙醇两种二元体系剥离制备石墨烯的效果，得到了最佳剥离配比，提高了石墨烯分散液的浓度以及稳定性，并引入氢键的相关知识解释了该现象，指出了Hansen溶解度理论并不适合本研究所选的二元体系。通过原子力显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱等对样品的形貌和结构进行了表征，并通过石墨烯分散液的吸光度回归得到了其吸光度系数。经6000r／min高速离心分离后，所得石墨烯分散液大部分为单层。

类石墨相氮化碳二维纳米片的制备及可见光催化性能研究77-80

摘要：以三聚氰胺为原料制备类石墨相氮化碳（g-C3N4）,采用球磨与超声联用技术制备g-C3N4二维纳米片。 利用X 射线衍射光谱（XRD）、紫外-可见漫反射（UV-Vis）光谱、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、荧光（PL）光谱等分析手段对制备的催化剂进行了表征。 结果表明： g-C3N4二维纳米片具有与体相g-C3N4相同的晶体结构,片层结构仅有5个原子层厚。g-C3N4二维纳米片增加了对可见光的吸收,提高了光生电子-空穴对的分离效率。以染料罗丹明B的降解反应研究了g-C3N4二维纳米片在可见光下的催化性能。 结果表明,球磨超声1 h后制备的g-C3N4二维纳米片表现出最佳的光催化性能, 150 min 内对罗丹明B的降解率高达94%,是体相g-C3N4的2 倍。

材料导报杂志材料综述

改性碳纳米材料在低温燃料电池中的应用81-89

摘要：碳纳米材料（如炭黑、介孔碳、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维、碳纳米角等）因其优异的电学性能和结构特性（良好的导电性能和超大的比表面积），被研究者广泛用作低温燃料电池贵金属催化剂的载体。然而，作为催化剂载体的这类碳纳米材料通常都存在电化学腐蚀的问题，碳载体的腐蚀通常会导致贵金属纳米催化剂的聚集，这将使催化剂的性能降低。为了改善碳载体的抗腐蚀性能，提高金属纳米粒子的活性和稳定性，许多研究工作致力于制备特殊结构的碳纳米材料，或对碳纳米材料进行表面修饰、掺杂等。与此同时，为了取代价格昂贵的贵金属催化剂，非贵金属催化剂的研究也成为一大热点，掺杂碳纳米材料就是研究热点之一。对近几年来围绕碳纳米材料制备、改性，以及这些改性碳纳米材料作为金属纳米粒子载体等的研究工作做了较为详细的综述，同时介绍了掺杂碳纳米材料作为氧还原催化剂的研究进展。

含能共晶技术研究进展90-96

摘要：含能共晶技术在分子水平上可实现具有不同性能的含能化合物（如高能分子与低感度分子）之间的非共价键作用，并赋予含能化合物新的性能。同时，含能共晶技术在不改变原有含能化合物分子结构的前提下，可提高其稳定性，降低其感度。目前，高能量低感度含能化合物已成为研究热点之一。着重介绍了含能共晶技术的国内外研究现状，并主要从基础研究、研究进展、发展动态分析与理论计算等几个方面进行总结，最后对含能共晶技术研究存在的问题进行了分析。

用于CO催化氧化的负载型纳米金催化剂的研究进展97-105

摘要：CO作为许多工业环境和室内、室外环境的主要有毒气体污染物之一，其消除问题得到了研究者的广泛关注。利用负载型纳米金催化剂在温和条件下催化氧化CO一直是催化领域的研究热点。从载体种类、结构、制备方法和条件的角度阐述了近年来CO催化氧化负载型纳米金催化剂的研究进展，对现阶段研究存在的问题进行了总结，并展望了未来发展前景。

肖特基型光催化剂研究进展106-111

摘要：贵金属与半导体复合形成的催化剂具备肖特基结结构，该结构具有整流特性和较低的界面电压，可以调控光生电子的产生和流向，使电子和空穴更有效地分离，提升光催化性能。综述了近年来肖特基半导体光催化剂的研究进展，分析了晶面沉积、形貌结构、表面等离子体效应及共掺杂等因素对该类催化剂性能的影响，从降解污染物、制氢、二氧化碳还原等方面阐述了这类催化剂在环境控制领域的实际应用，并提出了势垒高度、产物控制及催化剂循环利用等潜在的研究方向。肖特基型光催化剂独特的性质将使其成为新的研究热点，得到更深入的研究和应用。

面向等离子体材料钨中氘／氦滞留行为的研究进展112-117

摘要：作为面向等离子体材料,钨（W）在服役的过程中不仅受到等离子体造成的高能热负荷的作用,还受到高束流粒子如氘（D）、氚（T）、氦（He）等的轰击和D-T聚变反应产生的高能中子的影响。W中D、T、He的滞留和起泡,仍是聚变堆装置中有待解决的关键问题之一。综述了D、T和He的滞留行为及其气泡形成与辐照条件之间的关系,简要评述了W的服役性能和强化机理。通过降低W中D/He滞留量、抑制气泡的形成可有效改善W的服役性能。深入研究D/He滞留行为与辐照缺陷之间的相互作用关系,进而构建D/He的宏观热脱附行为与其微观状态之间的对应关系,为寻找合适途径来改善W的服役性能提供理论支撑。

镍基单晶高温合金涡轮叶片缘板杂晶的研究进展118-122

摘要：镍基单晶高温合金涡轮叶片缘板杂晶的出现严重影响叶片的力学性能，导致叶片报废。综述了关于缘板杂晶的形成本质的研究，总结了不同影响因素对缘板杂晶形成的影响及原因并概况了几种不同杂晶的控制方法，指出了以往研究中存在的问题，展望了未来研究的方向。

铝合金中的Sn微合金化：强化作用及机制123-127

摘要：微合金化是提高铝合金性能的重要途径，而Sn是铝合金中最具潜力的微合金化元素之一，可以有效改善合金的组织和性能。微量Sn的加入可以显著影响铝合金中的时效析出，这是由于其在铝基体中固溶度小、扩散速率快以及与空位之间的结合能力较强所致。综述了微量Sn对可热处理强化铝合金的微观结构和力学性能的影响，深入探讨了sn在铝合金中对时效析出的影响机理，并分析了目前微量Sn化铝合金的研究中仍存在的一些问题及主要的研究方向。

低成本钛合金研究现状与发展趋势128-134

摘要：钛合金较高的成本限制了其应用范围，低成本钛合金已成为当前钛合金研究的热点。概述了低成本钛合金国内外的研究现状，着重介绍了宝钛集团研发的低成本钛合金及钛合金的低成本化制备情况，新近研制的BTi31、Ti-3111、BTi-341、BTi-421111、BTi～61111S等低成本钛合金已在汽车、体育休闲等领域获得应用；在钛合金的低成本化制造方面，利用电子束冷床炉熔炼，大量添加返回料，熔炼的扁锭直接轧制板材，显著降低原料成本和加工成本。同时对低成本钛合金的发展方向进行展望，指出今后的研究重点是进一步优化熔炼和加工工艺，提升合金性能水平，提高成材率，拓展应用范围。